Электричество дома и на даче. Как сделать просто и надежно - страница 12

Способ получения переменного тока при вращении обмотки в постоянном магнитном поле.

Вверху на рисунке показан принцип получения однофазного тока и его форма. Здесь рамка вращается в поле постоянного магнита и в ней индуцируется синусоидальная эдс. Если мы возьмем 3 рамки, расположенные под углом 120° друг к другу (рис. внизу), то в результате получим три эдс, которые сдвинуты относительно друг друга по фазе на 120°. При этом предполагаем, что вращение происходит с постоянной скоростью. Если считать, что эдс первой фазной обмотки el начинается в начале периода, т. е. t = 0, то:

e1 = Em1·sinωt, e2 = Em2·sin (ωt — 120°),

e3 = Em3·sin (ωt + 120°).

Способ получения трехфазного тока на современных генераторах.

В современных генераторах фазные обмотки размещены в неподвижной части генератора — статоре, а магнитное поле создается вращающимся с одной скоростью ротором, который представляет собой электромагнит. Ниже представлены векторная диаграмма и график трехфазного тока.

В общем случае для соединения трехфазного генератора переменного тока к потребляющему устройству нужно иметь шесть проводов. Однако существуют и более экономичные способы соединения: звезда и треугольник. Обычно генератор трехфазного тока изображают в виде 3 статорных обмоток, которые располагаются друг к другу под углом 120°. Начала обмоток принято обозначать буквами А, В, С, а концы — X, Y, Z.

Соединение трехфазных генераторов способом «звезда».

В случае, когда концы статорных обмоток соединены в одну общую точку (нулевая точка генератора), способ соединения называется «звезда». В этом случае к началам обмоток присоединяются провода, называемые линейными. Точно так же можно соединять и приемники. В этом случае провод, который соединяет нулевую точку генератора и приемников, называется нулевой. Данная система трехфазного тока имеет два разных напряжения: между линейным и нулевым проводами (фазное напряжение) и между двумя линейными (линейное напряжение). Линейное напряжение будет в √3 раз больше фазного, т. е.

Uл = √3Uф.

Пример соединения треугольником.

При использовании данного способа соединения конец X первой обмотки генератора подключают к началу В второй его обмотки, конец У второй обмотки — к началу С третьей обмотки, конец Z третьей обмотки — к началу А первой обмотки. При данном способе соединения фазных обмоток и подключении трехфазного генератора к трехпроводной линии линейное напряжение по своему значению сравнивается с фазным:

Uф = Uл.

Чтобы привести в движение любой исполнительный механизм, нужен двигатель, преобразующий какой-либо вид энергии в механическую, а также система механических передач между валом двигателя и исполнительным механизмом. До конца XIX в. в промышленности использовали в основном паровые и водяные двигатели. В настоящее время они практически полностью вытеснены электродвигателями.

Применение электродвигателей для привода в движение исполнительных механизмов (бытовой и промышленной аппаратуры) обусловлено рядом их преимуществ перед другими двигателями. Среди этих преимуществ можно отметить возможность изготовления электродвигателей любой мощности, простоту устройства и управления, надежность эксплуатации, возможность автоматизации.

Электрические машины подразделяются на два вида. Те, которые преобразовывают электрическую энергию в механическую, называются двигателями. Машины, трансформирующие механическую энергию в электрическую, называются генераторами. Действие двигателей и генераторов основано на явлении электромагнитной индукции.

Как уже говорилось выше, генераторы преобразовывают механическую энергию в электрическую. Вращающийся ротор генератора расположен в магнитном поле, на его поверхности выполнена обмотка, в которой индуцируется эдс. Если к концам обмотки присоединить резистор, то в нем возникнет ток. Это описание принципа действия простейшего генератора переменного тока. Но устройство данного типа электрической машины должно быть намного сложнее, потому что с его клемм берется довольно высокое напряжение. В связи с этим нужно выполнять большое количество витков обмотки и специальным способом соединять их между собой.